自动涂装电气控制系统的安装与调试流程优化

学习目标：

①能完成一台S7-300 PLC 与两台S7-200 SMART 的工业以太网组网；

②能完成触摸屏与S7-300 PLC 的工业以太网连接；

③能完成自动涂装控制系统的电气控制原理图的绘制；

④能完成自动涂装控制系统中主要器件的安装与连接；

⑤能完成自动涂装控制系统的运行与调试。

思政元素12高标准、高要求从而高进步(www.xing528.com)

在工件涂装过程中，有很多环节如涂料混合、涂料传输、工件涂装等，大多存在易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质，对人体健康有不同程度的危害，不适合由人工现场实时操作。本系统设计借助PLC 来控制涂料混合、传输及定点涂装等工序，对提高企业生产和管理自动化水平有很大的帮助，同时，又提高了生产效率、使用寿命和质量，减少了企业产品质量的波动。自动涂装系统的结构及组成如图12-1 所示，包括A 阀、B 阀、搅拌电机、供料阀、储存罐、喷涂进料泵、喷涂高度电机、转台电机、排风扇、排料阀。

由图12-1 可知，自动涂装系统整体由三部分组成，分别为进料、混料工段，储料工段，涂装工段。系统自动运行过程如下：首先按照被加工工件要求对供料阀A 与供料阀B进行控制，并在混料罐中进行搅拌，搅拌完成后，根据储料罐液位情况控制供料阀状态及涂装工段运行情况，涂装工段需顺序完成两部分动作，具体动作如下：

①喷涂高度电机定位在SQ2 处，并且转台电机定位在起始喷涂位置后，启动喷涂进料泵开始对工件涂装，同时，转台电机从起始位置转至结束位置（参数HMI 设定），动作结束。

②喷涂高度电机定位在SQ1 处，并且转台电机定位在零点位置后，开始喷涂作业。喷涂高度电机从SQ1 运行SQ3 处。同时，转台电机旋转360°后，涂装工段动作结束。结束后，喷涂高度电机与转台电机自动恢复到初始位置。在涂装工段运行期间，排风扇保持低速或高速运行，排料阀打开。

图12-1　自动涂装系统结构图

自动涂装系统由以下电气控制回路组成：混料搅拌电机由搅拌电机M1 驱动（M1 为三相异步电机，只进行单向正转运行，需考虑过载保护）；喷涂泵由电机M2 驱动（M2 为三相异步电机，由变频器进行无级调速控制；变频器输出频率与工件直径对应关系如下：工件直径D ＜60 cm 时，变频器输出f=50 Hz；工件尺寸直径60 cm≤D≤120 cm 时，变频器输出频率f=50-（D-60）/2，电机加速时间为1.5 s，减速时间为0.5 s）；喷头高度位置由喷涂高度电机M3 驱动（M3 为步进电机，带动丝杠运行，已知直线导轨的螺距为4 mm，并使用旋转编码器对小车位置进行检测，步进电机参数设置为：步进电机旋转一周，需要4 000 个脉冲）；工件旋转台由转台电机M4 驱动（M4 为伺服电机，参数设置如下：伺服电机旋转一周，需要2 000 个脉冲，减速比为36∶1）；工件涂装仓排风扇由排风电机M5 驱动（M5 为双速电机）。其中，搅拌电机M1 与排风电机M5 所使用的接触器KM 需由PLC 输出，经中间继电器KA 进行控制，以实现控制回路的交、直流隔离。储存罐有效储液高度为0 ～1 m，使用投入式液位传感器进行液位高度测量（以控制柜正面的模拟量0 ～10 V 模拟，0 ～10 V 对应0 ～1 m）；喷头高度控制电机由3 个位置预置点（SQ1 ～SQ3）控制喷涂位置；混料罐A、B 料进料累计质量由质量传感器确定（传感器量程为0 ～30 kg，以模拟量4 ～20 mA 模拟输入）。电机旋转以“由转轴方向确认时，顺时针旋转为正向、逆时针旋转为反向”为准。